KR20130109035A - Substrate and secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
<관련 출원><Related application>
본 출원은 2012년 3월 26일 출원된 일본 특허 출원 번호 제 2012-068970호에 기초한 것으로 그 우선권을 주장하며, 그 전체 내용이 참조로서 본 명세서에 원용된다.This application is based on Japanese Patent Application No. 2012-068970 for which it applied on March 26, 2012, and claims its priority, The whole content is integrated in this specification as a reference.
본 발명의 실시 형태는, 축전지용 기판 및 축전지에 관한 것이다.Embodiment of this invention relates to the battery substrate and storage battery.
자연 에너지로서 태양 전지(solar cell)가 주목받고 있다. 지금까지의 태양 전지는 실리콘계 태양 전지가 주류였다. 실리콘계 태양 전지는 발전 효율 10% 이상을 실현하였다. 한편, 색소 증감 태양 전지(dye-sensitized solar cell)에서는, 전극 재료로서 산화티타늄 분말을 사용함으로써, 일정한 발전 효율이 얻어지고 있다.Solar cells have attracted attention as natural energy. Silicon solar cells have been the mainstream solar cells. The silicon-based solar cell realized power generation efficiency of 10% or more. On the other hand, in dye-sensitized solar cells, constant power generation efficiency is obtained by using titanium oxide powder as the electrode material.
그런데, 태양 전지는 문자 그대로 태양광을 사용하는 것이기 때문에, 발전량이 태양광의 일조량에 따라서 변화한다. 이로 인해, 일조량이 급격하게 변화했을 때, 발전량이 급격하게 저하하게 된다. 실리콘계 태양 전지는, 일조량의 변화에 약하고, 급격한 날씨의 변화가 일어나면 발전량이 갑자기 제로가 되는 현상이 일어난다. 이 문제에 대응하기 위해서, 효율적으로 축전할 수 있는 축전지가 요구되고 있다.By the way, since a solar cell literally uses sunlight, the amount of power generation changes according to the amount of sunlight. For this reason, when the amount of sunshine changes abruptly, the amount of generated power drops rapidly. Silicon-based solar cells are susceptible to changes in the amount of sunshine, and suddenly changes in the amount of electricity generate a phenomenon in which the amount of generated power suddenly becomes zero. In order to cope with this problem, there is a demand for a battery that can be efficiently stored.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 축전 기능을 향상시키는 것이 가능한 축전지용 기판 및 그것을 사용한 축전지를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a storage battery substrate capable of improving a storage function and a storage battery using the same.
실시 형태에 따르면, 산화텅스텐 분말을 포함하는 반도체층을 포함하는 축전지용 기판이 제공된다. 산화텅스텐 분말은, 라만 분광 분석에 있어서, 268 내지 274㎝-1의 범위에 제1 피크, 630 내지 720㎝-1의 범위에 제2 피크 및 800 내지 810㎝-1의 범위에 제3 피크를 갖는다. 반도체층의 두께는 1㎛ 이상이다. 반도체층의 공극률은 20부피% 이상 80부피% 이하다.According to an embodiment, there is provided a battery substrate including a semiconductor layer containing tungsten oxide powder. In the tungsten oxide powder is, Raman spectroscopy, in the range of 268 to 274㎝ -1 in the range of the first peak, 630 -1 to 720㎝ a third peak in the range of the second peak, and 800 to 810㎝ -1 Have The thickness of a semiconductor layer is 1 micrometer or more. The porosity of the semiconductor layer is 20 vol% or more and 80 vol% or less.
또한, 실시 형태에 따르면, 이 축전지용 기판과, 대향 전극과, 전해질 조성물을 포함하는 축전지가 제공된다. 전해질 조성물은, 축전지용 기판의 반도체층과 대향 전극의 사이에 충전된다.Moreover, according to embodiment, the storage battery containing this battery substrate, a counter electrode, and an electrolyte composition is provided. The electrolyte composition is filled between the semiconductor layer of the battery substrate and the counter electrode.
상기 구성의 축전지용 기판에 의하면, 축전 기능을 향상시킬 수 있다.According to the battery substrate of the said structure, an electrical storage function can be improved.
도 1은 실시 형태의 축전지를 구비한 축전지 시스템을 도시하는 단면도.
도 2는 실시 형태에 사용되는 산화텅스텐 분말의 라만 분광 분석 결과를 도시하는 차트.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is sectional drawing which shows the storage battery system provided with the storage battery of embodiment.
2 is a chart showing Raman spectroscopic analysis results of the tungsten oxide powder used in the embodiment.
이하, 실시 형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment is described with reference to drawings.
(제1 실시 형태)(1st embodiment)
제1 실시 형태에 의하면, 반도체층을 포함하는 축전지용 기판이 제공된다. 반도체층은 산화텅스텐 분말을 포함하고, 산화텅스텐 분말은, 라만 분광 분석(Raman spectroscopic analysis)에 있어서, 268 내지 274㎝-1의 범위에 제1 피크, 630 내지 720㎝-1의 범위에 제2 피크 및 800 내지 810㎝-1의 범위에 제3 피크를 갖는다. 반도체층은 두께가 1㎛ 이상이고, 공극률이 20부피% 이상 80부피% 이하의 범위다.According to the first embodiment, a storage battery substrate including a semiconductor layer is provided. The semiconductor layer contains a tungsten oxide powder, and the tungsten oxide powder is the first peak in the range of 268 to 274 cm -1 and the second peak in the range of 630 to 720 cm -1 in Raman spectroscopic analysis. Peak and a third peak in the range of 800 to 810 cm −1 . The semiconductor layer has a thickness of 1 µm or more and a porosity of 20 vol% or more and 80 vol% or less.
산화텅스텐 분말이 제1 피크, 제2 피크 및 제3 피크를 가짐으로써, 산화텅스텐 분말의 축전 기능을 높일 수 있다. 그러나, 제1 내지 제3 피크를 갖는 산화텅스텐 분말을 사용하고 있어도, 반도체층의 두께가 1㎛ 미만이거나, 반도체층의 공극률이 20부피% 미만이면 반도체층의 전해질 조성물 유지 능력이 저하하기 때문에, 축전 성능을 향상하는 것이 곤란하다. 또한, 반도체층의 두께가 1㎛ 이상이어도 공극률이 80부피%를 초과하는 것은, 산화텅스텐 분말량이 부족하기 때문에, 축전 성능이 떨어진다. 제1 내지 제3 피크를 갖는 산화텅스텐 분말을 사용하고, 반도체층의 두께를 1㎛ 이상, 또한 공극률을 20 내지 80부피%의 범위로 함으로써, 산화텅스텐 분말의 축전 기능과, 반도체층의 전해질 조성물 유지 능력을 높일 수 있다.When the tungsten oxide powder has a first peak, a second peak, and a third peak, the electrical storage function of the tungsten oxide powder can be improved. However, even when the tungsten oxide powder having the first to third peaks is used, when the thickness of the semiconductor layer is less than 1 µm or the porosity of the semiconductor layer is less than 20% by volume, the electrolyte composition holding ability of the semiconductor layer is lowered. It is difficult to improve power storage performance. Moreover, even if the thickness of a semiconductor layer is 1 micrometer or more, when the porosity exceeds 80 volume%, since the amount of tungsten oxide powders is insufficient, electrical storage performance will fall. By using the tungsten oxide powder having the first to third peaks, the thickness of the semiconductor layer is in the range of 1 µm or more and the porosity is in the range of 20 to 80% by volume, whereby the electrical storage function of the tungsten oxide powder and the electrolyte composition of the semiconductor layer. Improved retention
반도체층의 두께는 5㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 기판의 축전 용량을 높일 수 있다. 반도체층이 두꺼운 쪽이 축전 용량의 향상에 유리한데, 너무 두꺼우면, 전해질 조성물의 침투성이 저하될 우려가 있는 점에서, 반도체층의 두께의 상한값은, 300㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다.It is preferable that the thickness of a semiconductor layer shall be 5 micrometers or more. Thereby, the electrical storage capacity of a board | substrate can be raised. The thicker the semiconductor layer is advantageous for the improvement of the electrical storage capacity. If the thickness is too thick, the permeability of the electrolyte composition may be lowered, so the upper limit of the thickness of the semiconductor layer is preferably 300 μm or less.
공극률의 보다 바람직한 범위는 40부피% 이상 70부피% 이하다.The range with more preferable porosity is 40 volume% or more and 70 volume% or less.
반도체층의 공극의 평균 크기가 5㎚ 이상인 것이 바람직하다. 이에 의해, 반도체층 중에 전해질 조성물을 유지시켰을 때의 전해질 조성물 분포의 균일성을 높일 수 있다. 또한, 평균 크기의 보다 바람직한 범위는 7㎚ 이상 20㎚ 이하다.It is preferable that the average size of the space | gap of a semiconductor layer is 5 nm or more. Thereby, the uniformity of distribution of electrolyte composition at the time of holding electrolyte composition in a semiconductor layer can be improved. Moreover, the more preferable range of average size is 7 nm or more and 20 nm or less.
산화텅스텐 분말의 BET 비표면적은, 평균으로 0.1㎡/g 이상으로 할 수 있다. 이에 의해, 산화텅스텐 분말과 전해질 조성물과의 접촉 면적을 향상할 수 있다. 또한, BET 비표면적의 상한은 평균 150㎡/g 이하로 할 수 있다.The BET specific surface area of the tungsten oxide powder can be 0.1 m <2> / g or more on average. Thereby, the contact area of a tungsten oxide powder and electrolyte composition can be improved. In addition, the upper limit of BET specific surface area can be made into 150 m <2> / g or less on average.
산화텅스텐 분말 표면의 적어도 일부에 피막이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 피막을 형성하는 재료에는 금속 산화물, 금속 질화물 등의 무기물, 유기물 등이 포함된다. 바람직한 재료는 Y2O3, TiO2, ZnO, SnO2, ZrO2, MgO, Al2O3, CeO2, Bi2O3, Mn3O4, Tm2O3, Ta2O5, Nb2O5, La2O3 및 ITO로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종이다. 산화텅스텐 분말의 표면의 적어도 일부에 피막을 형성함으로써, 축전 성능의 향상을 기대할 수 있다. 또한, 피막 재료에 금속 산화물을 사용하는 경우, 산화텅스텐의 산소 결손을 저감할 수 있다.It is preferable that a film is formed in at least one part of the tungsten oxide powder surface. Materials for forming the film include inorganic substances such as metal oxides and metal nitrides, organic substances and the like. Preferred materials are Y 2 O 3 , TiO 2 , ZnO, SnO 2 , ZrO 2 , MgO, Al 2 O 3 , CeO 2 , Bi 2 O 3 , Mn 3 O 4 , Tm 2 O 3 , Ta 2 O 5 , Nb 2 O 5 , La 2 O 3 and at least one member selected from the group consisting of ITO. By forming a film on at least a part of the surface of tungsten oxide powder, the improvement of electrical storage performance can be expected. Moreover, when a metal oxide is used for a coating material, the oxygen deficiency of tungsten oxide can be reduced.
산화텅스텐 분말은, 예를 들어 이하의 방법으로 제조된다. 우선, 플라즈마 공정이 행해진다. 산화텅스텐의 조분으로서 평균 입경 10㎛ 이하, 바람직하게는 1 내지 5㎛의 산화텅스텐 입자를 준비한다. 조분의 평균 입경이 10㎛를 초과하면, 균일하게 플라즈마 불꽃에 투입하는 것이 곤란해진다. 한편, 평균 입경이 1㎛ 미만으로 작으면 조분의 제조가 곤란해지고, 비용 상승의 요인이 된다.Tungsten oxide powder is manufactured by the following method, for example. First, a plasma process is performed. As the coarse powder of tungsten oxide, tungsten oxide particles having an average particle diameter of 10 m or less, preferably 1 to 5 m are prepared. If the average particle diameter of coarse powder exceeds 10 micrometers, it will become difficult to put into a plasma flame uniformly. On the other hand, when the average particle diameter is less than 1 µm, the production of coarse powder becomes difficult and causes a cost increase.
또한, 플라즈마 불꽃으로는 중심 온도가 8000℃ 이상, 나아가 10000℃ 이상의 고온 불꽃을 사용하는 것이 바람직하다. 고온의 플라즈마 불꽃을 사용하여, 대기 등의 산소 함유 분위기 중에서 열처리함으로써, 미세한 산화텅스텐 입자를 얻을 수 있다. 또한, 플라즈마 불꽃에 투입 후, 플라즈마 불꽃으로부터 튀어나온 산화텅스텐 입자는, 1m 이상의 거리를 1000℃/s 이상의 급냉 공정을 행하는 것이 바람직하다. 고온의 플라즈마 불꽃을 투입하여 소정의 급냉 공정을 행함으로써 목적으로 하는 산화텅스텐 입자를 얻을 수 있다.In addition, as the plasma flame, it is preferable to use a high-temperature flame having a center temperature of 8000 ° C or higher and further 10000 ° C or higher. Fine tungsten oxide particles can be obtained by heat treatment in an oxygen-containing atmosphere such as air using a high-temperature plasma flame. The tungsten oxide particles protruding from the plasma flame after being put into the plasma flame are preferably subjected to a quenching step of 1000 ° C./s or more at a distance of 1 m or more. A target tungsten oxide particle can be obtained by putting a high temperature plasma flame and performing a predetermined quenching step.
계속해서, 열처리 공정이 행해진다. 열처리 공정은, 상기 플라즈마 공정에서 얻어진 산화텅스텐 입자(as-plasma분)를 산화 분위기 중에서 소정의 온도에서 소정 시간 가열하는 공정이다. as-plasma분은 표면에 결함을 많이 포함하는 것과, WO3와 함께 W와 O의 비가 1:3보다 작은(WxOy, y/x<3이 되는 것과 같은) 몇가지 산화텅스텐을 포함하는 경우가 있다. 이것에 열처리 공정을 가함으로써, 표면 결함을 저감하면서, 또한 산화텅스텐 중의 WO3의 비율을 99% 이상으로 한다. 또한 열처리의 조건에 의해, 얻어지는 산화텅스텐 입자의 결정 구조, 입경을 제어할 수 있다.Subsequently, a heat treatment step is performed. The heat treatment step is a step of heating the tungsten oxide particles (as-plasma powder) obtained in the plasma process at a predetermined temperature in an oxidizing atmosphere for a predetermined time. The as-plasma fraction contains a large number of defects on the surface and contains several tungsten oxides with WO 3 in which the ratio of W and O is less than 1: 3 (such as W x O y and y / x <3). There is a case. By adding a heat treatment step to this, while reducing surface defects, the ratio of WO 3 in tungsten oxide is made 99% or more. Moreover, the crystal structure and the particle diameter of the tungsten oxide particle obtained can be controlled by the conditions of heat processing.
구체적인 열 처리 온도(열처리 공정에서의 최고 온도)는 300℃ 이상 1000℃ 이하가 좋고, 바람직하게는 450℃ 이상 600℃ 이하다. 또한 열처리 시간(최고 온도에서의 유지 시간)은 10분 이상이 좋고, 바람직하게는 2시간 이상 60시간 이하다. 이것은 입자 표면, 내부의 결함을 저감하기 위해서 반응 속도가 작은 온도 영역에서 천천히 산화시키기 위해서다. 반응 속도가 큰 고온에서는 열처리 시간은 단시간에 끝나서 프로세스 비용상의 이점이 있으나, as-plasma 분말이 균등하게 가열되지 않고, 열처리 후의 결정 구조나 입경이 불균일해지거나, 입자 표면이나 내부에 결함이 남거나 하기 때문에 바람직하지 않다. 특히 1000℃를 초과하는 것은 산화텅스텐 입자가 급격한 입성장을 일으키기 때문에 바람직하지 않다.As for specific heat processing temperature (maximum temperature in a heat processing process), 300 degreeC or more and 1000 degrees C or less are good, Preferably they are 450 degreeC or more and 600 degrees C or less. The heat treatment time (holding time at the maximum temperature) is preferably 10 minutes or more, preferably 2 hours or more and 60 hours or less. This is for oxidizing slowly in the temperature range where reaction rate is small, in order to reduce defects in a particle surface and an inside. At high temperature with high reaction rate, the heat treatment time is short and there is an advantage in process cost, but as-plasma powder is not heated evenly, the crystal structure and particle size after heat treatment become uneven, or defects on the surface or inside of the particle Because it is not desirable. In particular, exceeding 1000 degreeC is unpreferable since a tungsten oxide particle produces rapid grain growth.
산화 분위기로는 산소, 대기 외에, 수증기나 산소를 도입한 불활성 가스, 수중 등이면 되고, 분위기 압력은 대기압이어도 가압 하이어도 좋다. 또한 가열 방법으로는, 분위기 열전도나 복사열(전기로 등), 고주파, 마이크로파, 레이저 등에 의한 것 중 어느 것이어도 좋다.The oxidation atmosphere may be oxygen, inert gas, inert gas into which water or oxygen is introduced, or water. The atmospheric pressure may be atmospheric pressure or pressurized high air. Moreover, as a heating method, any of what is based on atmospheric heat conduction, radiant heat (electric furnace etc.), a high frequency, a microwave, a laser, etc. may be sufficient.
반도체층은 금속 산화물 분말, 금속 붕화물 분말, 금속 불화물 분말, 탄산염 분말, 탄소 분말, 금속 탄화물 분말 및 금속 분말로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 제2 분말을 포함하는 것이 바람직하다. 바람직한 제2 분말은 Fe, Mn, Co, Ni, Li2O, LiF, Na2O, K2O, MgO, CaO, MnO, MnO2, FeO, Fe2O3, CoO, NiO, Cu2O, B2O3, SiO2, La2O3, ZrO2, Y2O3, C, LaB6, ITO 및 ATO으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종이다. 제2 분말에 산화물을 사용함으로써, 산화텅스텐 입자의 소결성을 향상시킬 수 있고, 산화텅스텐과 도전막, 또한 산화텅스텐 입자 간의 네킹 접합을 향상시킬 수 있다. 이에 의해, 물리적 접합을 견고하게 해서 부품 신뢰성을 향상할 수 있으면서, 또한, 입계의 저항을 저하시킴으로써 도전성을 향상시켜서 축전 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 제2 분말에 도전체(예를 들어, Fe, Mn, Co, Ni, C, ITO, ATO)를 사용함으로써, 반도체층의 도전성을 향상시킬 수 있기 때문에, 축전 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 제2 분말의 첨가량은 산화텅스텐 분말과 제2 분말의 합계량을 100질량%로 했을 때, 제2 분말의 첨가량이 1 내지 10질량%인 것이 바람직하다. 첨가량이 1질량% 미만에서는 첨가의 효과가 충분히 얻어지지 않는다. 첨가량이 10질량%를 초과하면, 첨가량이 너무 많아서 산화텅스텐 분말의 축전 특성을 손상시킬 우려가 있다. 첨가량의 바람직한 범위는 2 내지 6질량%이다.The semiconductor layer preferably includes at least one second powder selected from the group consisting of a metal oxide powder, a metal boride powder, a metal fluoride powder, a carbonate powder, a carbon powder, a metal carbide powder and a metal powder. Preferred second powders are Fe, Mn, Co, Ni, Li 2 O, LiF, Na 2 O, K 2 O, MgO, CaO, MnO, MnO 2 , FeO, Fe 2 O 3 , CoO, NiO, Cu 2 O , B 2 O 3 , SiO 2 , La 2 O 3 , ZrO 2 , Y 2 O 3 , C, LaB 6 , ITO and ATO. By using an oxide for the second powder, the sinterability of the tungsten oxide particles can be improved, and the necking bonding between the tungsten oxide and the conductive film and the tungsten oxide particles can be improved. As a result, it is possible to improve the reliability of the component by strengthening the physical bonding, and also to improve the electrical storage performance by improving the conductivity by lowering the resistance of the grain boundary. In addition, since the conductivity of the semiconductor layer can be improved by using a conductor (for example, Fe, Mn, Co, Ni, C, ITO, ATO) as the second powder, the electrical storage performance can be improved. Moreover, when the addition amount of a 2nd powder makes the total amount of a tungsten oxide powder and a
(라만 분광 분석)(Raman spectroscopic analysis)
라만 분광 분석은 다음의 방법으로 이루어진다. 장치에는 Photon Desing사 제조 PDP-320이 사용된다. 측정 조건은 측정 모드를 현미 라만, 측정 배율 100배, 빔 직경 1㎛ 이하, 광원 Ar+레이저(파장 514.5㎚), 레이저 파워 0.5mW(at tube), 회절 격자 Single600gr/㎜, 크로스 슬릿 100㎛, 슬릿 100㎛, 검출기CCD/Roper1340chnanel로 한다. 이 조건으로 100 내지 1500㎝-1까지를 분석한다. 시료 형태는 산화텅스텐 입자인 채로 측정할 수 있다.Raman spectroscopy is carried out in the following manner. A PDP-320 manufactured by Photon Desing Co., Ltd. is used for the apparatus. The measurement conditions are brown rice Raman, measuring
반도체층의 두께, 공극률, 공극의 평균 크기의 측정 방법은 이하와 같다.The measuring method of the thickness, the porosity, and the average size of a semiconductor layer of a semiconductor layer is as follows.
(반도체층의 두께)(Thickness of semiconductor layer)
반도체층의 시야각이 적어도 「두께 1㎛ 이상×폭 10㎛」 상당의 임의의 단면을, 반도체층의 상단부(도전막과 접하는 표면과 반대측의 표면(도 1에서 말하면, 반도체층(1)의 도전성 촉매층 2측))를 알 수 있도록 확대 사진을 촬영하여(배율 5000배 이상), 확대 사진 1을 찍는다. 확대 사진 1에 있어서, 임의의 개소의 두께를 3군데 측정하여, 그 평균값을 두께(막 두께)로 한다.An arbitrary cross-section of at least a viewing angle of the semiconductor layer corresponding to “thickness of 1 μm or more × 10 μm in width” is formed at the upper end of the semiconductor layer (the surface on the side opposite to the surface in contact with the conductive film (in FIG. 1, the conductivity of the semiconductor layer 1). Take an enlarged picture (magnification of 5000 times or more), and take an
(반도체층의 공극률)(Porosity of semiconductor layer)
반도체층의 시야각이 적어도 「두께 1㎛ 이상×폭 10㎛」 상당의 임의의 단면을, 반도체층의 상단부를 알 수 있도록 확대 사진을 촬영하여(배율 10만배 이상), 확대 사진 2를 찍는다. 확대 사진 2의 콘트라스트로부터 산화텅스텐 입자와 공극의 구별은 가능하다. 확대 사진 2로부터, 「단위 면적 1㎛×3㎛」 상당에 있어서의 공극의 면적을 구하기로 한다. 또한, 1 시야에서 「단위 면적 1㎛×3㎛」을 촬영할 수 없을 때는, 복수회 촬영해서 합계가 「단위 면적 1㎛×3㎛」이 될 때까지 촬영하는 것으로 한다.An enlarged photograph is taken (magnification of 100,000 times or more) so that an upper end portion of the semiconductor layer can be seen at an arbitrary cross section whose viewing angle of the semiconductor layer corresponds to at least "
(반도체층의 공극의 평균 크기)(Average size of voids in semiconductor layer)
확대 사진 2로부터, 선 인터셉트법으로 공극의 평균 크기를 구하는 것으로 한다. 구체적으로는, 확대 사진 2 상에 임의의 직선(확대 사진 2의 임의의 단부로부터 직선을 그음)을 긋고, 그 직선 상에 존재하는 공극의 개수 및 합계의 길이를 구한다. (공극의 합계 길이/공극의 개수)를 평균 크기로 하고, 이 작업을 임의의 직선 3개에서 행하여, 그 평균값을 공극의 평균 크기로 한다.From the
실시 형태의 축전지용 기판은, 유리 기판과 같은 지지 기판과, 지지 기판 상에 형성된 도전막을 포함할 수 있다. 도전막 상에 반도체층을 형성하는 것이 가능하다. 도전막에는 ITO, ATO 등의 투명 도전막이 포함된다. 도전막의 두께는 10㎚ 이상 200㎚ 이하로 할 수 있다. 또한, 지지 기판 및 도전막은, 투명한 것에 한정되지 않고, 예를 들어 반투명한 것 등을 사용할 수 있다. 또한, 지지 기판으로서는 금속 기판을 사용해도 좋다. 금속 기판을 사용하는 경우, 이면을 절연한다. 또한, 금속 기판으로서, 티타늄(Ti), 루테늄(Ru), 텅스텐(W) 등의 전해액에서 부식되기 어려운 재료인 것이 바람직하다. 부식에 강한 금속 기판으로 함으로써, 유리 기판과 같이 도전막을 설치하지 않아도 된다.The battery substrate for an embodiment may include a support substrate such as a glass substrate and a conductive film formed on the support substrate. It is possible to form a semiconductor layer on the conductive film. The conductive film includes a transparent conductive film such as ITO or ATO. The thickness of an electrically conductive film can be 10 nm or more and 200 nm or less. In addition, a support substrate and a conductive film are not limited to a transparent thing, For example, a translucent thing etc. can be used. In addition, you may use a metal substrate as a support substrate. In the case of using a metal substrate, the back surface is insulated. In addition, it is preferable that the metal substrate be a material which is hard to corrode in an electrolyte such as titanium (Ti), ruthenium (Ru), tungsten (W), or the like. By using a metal substrate resistant to corrosion, it is not necessary to provide a conductive film like a glass substrate.
또한, 지지 기판의 표면을 거칠게 해도 좋다. 지지 기판인 유리 기판이나 금속 기판의 표면을 거칠게 하고, 그 위에 도전막 등을 설치함으로써 반도체층이나 도전성 촉매층의 밀착성이 향상된다. 그로 인해, 지지 기판의 표면 조도는 Ra가0.1 내지 1.0㎛, 나아가 0.1 내지 0.5㎛인 것이 바람직하다.In addition, the surface of the support substrate may be roughened. By roughening the surface of a glass substrate or a metal substrate which is a support substrate, and providing a conductive film or the like thereon, the adhesion between the semiconductor layer and the conductive catalyst layer is improved. Therefore, it is preferable that Ra is 0.1-1.0 micrometer, Furthermore, 0.1-0.5 micrometer of surface roughness of a support substrate.
반도체층은, 예를 들어 이하에 설명하는 방법에 의해 형성된다. 산화텅스텐 입자를 함유하는 페이스트를 제조한다. 페이스트는 산화텅스텐 입자, 바인더, 용매를 포함한다. 산화텅스텐 입자(첨가물을 넣는 경우에는 첨가물을 포함), 바인더, 용매를 합계해서 100wt%라고 했을 때, 산화텅스텐 입자(첨가물, 피막을 포함)는 5 내지 50wt%, 바인더는 3 내지 30wt%의 범위인 것이 바람직하다. 또한, 바인더는 500℃에서의 열분해율 99.0% 이상의 유기 바인더가 바람직하다. 500℃ 이하의 온도에서 열분해할 수 있으면 유리 기판 등을 손상시키지 않도록 할 수 있다. 이러한 바인더로는 에틸셀룰로오스, 폴리에틸렌글리콜 등을 들 수 있다. 또한, 용매는 알코올, 유기 용매, 순수 등을 들 수 있다. 이 중에서는 알코올계 용매가 바람직하다.A semiconductor layer is formed by the method demonstrated below, for example. A paste containing tungsten oxide particles is prepared. The paste contains tungsten oxide particles, a binder, and a solvent. When tungsten oxide particles (including additives in the case of adding additives), binder and solvent are 100 wt% in total, the range of 5 to 50 wt% of tungsten oxide particles (including additives and coatings) and 3 to 30 wt% of binders Is preferably. The binder is preferably an organic binder having a thermal decomposition rate of 99.0% or more at 500 ° C. If it can thermally decompose at the temperature of 500 degrees C or less, it can prevent that a glass substrate etc. are not damaged. Ethyl cellulose, polyethylene glycol, etc. are mentioned as such a binder. Examples of the solvent include alcohols, organic solvents, pure water, and the like. In this, an alcoholic solvent is preferable.
페이스트 조정에 있어서의 혼합은, 바인더와 용매를 혼합하고, 이들을 교반한 후, 이것들에 산화텅스텐 입자를 투입해서 교반함으로써 행해지는 것이 바람직하다. 산화텅스텐 입자 및 바인더를 한번에 용매에 투입하면, 응집체가 많은 페이스트가 되기 쉽다. 또한, 산화텅스텐 입자가 BET 표면적 5㎡/g 이상의 미립자일 경우, 충분한 교반을 할 필요가 있다.It is preferable that mixing in paste adjustment is performed by mixing a binder and a solvent, stirring these, and then adding tungsten oxide particles and stirring them. When tungsten oxide particles and a binder are added to a solvent at once, it becomes easy to become a paste with many aggregates. In addition, when the tungsten oxide particles are fine particles having a BET surface area of 5
또한, 페이스트의 점도는 실온(25℃)에서 800 내지 10000cps의 범위인 것이 바람직하다. 반도체층은, 예를 들어 산화텅스텐을 포함하는 페이스트를 스크린 인쇄법 등으로 도포하고, 500℃ 이하의 온도에서 소성하여 형성된다. 막 두께는, 필요한 두께가 될 때까지 복수회 인쇄하는 것이 유효하다. 또한, 바인더량을 상기 범위로 해 두면, 공극률을 20 내지 80부피%의 범위로 제조하기 쉽다. 또한, 소성 온도를 200 내지 500℃의 범위로 하여, 유리 기판 등의 기판을 손상시키지 않도록 한다. 또한, 승온 속도를 100℃/h 이상으로 빨리 올림으로써, 바인더를 단숨에 열분해시키면 공극의 평균 크기를 5㎚ 이상으로 하기 쉽다.In addition, the viscosity of the paste is preferably in the range of 800 to 10000 cps at room temperature (25 ° C). The semiconductor layer is formed by applying a paste containing tungsten oxide, for example, by screen printing or the like, and baking at a temperature of 500 ° C or lower. It is effective to print a film thickness multiple times until it becomes a required thickness. Moreover, when the amount of binder is in the above range, the porosity is easily produced in the range of 20 to 80% by volume. Moreover, baking temperature shall be in the range of 200-500 degreeC, and it does not damage board | substrates, such as a glass substrate. Further, by raising the temperature raising rate to 100 deg. C / h or faster, if the binder is pyrolyzed in a short time, the average size of the voids is likely to be 5 nm or more.
또한, 공극률의 조정에는, 입경이 상이한 산화텅스텐 분말을 혼합해서 사용하는 것도 유효하다. 입경이 상이한 산화텅스텐 분말이란, 입도 분포를 측정했을 때, 입도 분포의 피크가 2군데 또는 2군데 이상 검출되는 것을 나타낸다. 작은 입자(소입경 분말)와 큰 입자(대입경 분말)를 혼합함으로써, 큰 입자끼리의 간극에 작은 입자가 인입함으로써 공극률을 조정하기 쉽게 한다.Moreover, it is also effective to mix and use tungsten oxide powder from which a particle diameter differs for adjustment of a porosity. The tungsten oxide powder having a different particle diameter indicates that two or more peaks of the particle size distribution are detected when the particle size distribution is measured. By mixing small particles (small particle size powder) and large particles (large particle size powder), it is easy to adjust the porosity by introducing small particles into the gaps between the large particles.
또한, 입경이 상이한 산화텅스텐 분말을 혼합해서 사용하는 경우, 소입경 분말의 평균 입경은 10 내지 100㎚인 것이 바람직하다. 나아가 10 내지 40㎚인 것이 바람직하다. 또한, 대입경 분말의 평균 입경은 소입경 분말의 평균 입경의 5 내지 50배의 범위인 것이 바람직하다. 또한, 혼합량비는 소입경 분말의 양을 A질량부, 대입경 분말의 양을 B질량부, A질량부+B질량부=100질량부라고 했을 때, A:B=50:1 내지 1:10인 것이 바람직하다. 이러한 조건이면, 반도체층의 공극률의 조정을 행하기 쉽다.In addition, when using and mixing tungsten oxide powder from which a particle size differs, it is preferable that the average particle diameter of a small particle size powder is 10-100 nm. Furthermore, it is preferable that it is 10-40 nm. Moreover, it is preferable that the average particle diameter of a large particle size powder is the range of 5-50 times of the average particle diameter of a small particle size powder. In addition, the mixing amount ratio is A: B = 50: 1 to 1: when the amount of the small particle powder is A parts by mass, and the amount of the large particle powder is B parts by mass, A parts by mass + B parts by mass = 100 parts by mass. It is preferable that it is ten. If it is such conditions, it will be easy to adjust the porosity of a semiconductor layer.
이상 설명한 제1 실시 형태의 축전지용 기판에 의하면, 라만 분광 분석에 있어서, 268 내지 274㎝-1의 범위에 제1 피크, 630 내지 720㎝-1의 범위에 제2 피크 및 800 내지 810㎝-1의 범위에 제3 피크를 갖는 산화텅스텐 분말을 포함하고, 두께가 1㎛ 이상이면서, 또한 공극률이 20부피% 이상 80부피% 이하의 반도체층을 포함하기 때문에, 산화텅스텐 분말의 축전 기능과, 반도체층의 전해질 조성물 유지 능력을 높일 수 있다. 이 반도체층을 사용함으로써, 축전지의 축전 성능을 향상할 수 있다.According to the above first embodiment of the substrate for a secondary battery described above, according to Raman spectroscopic analysis, 268 to the first peak in the range of 274㎝ -1, 630 to the second peak, and 800 to the range of 720㎝ -1 810㎝ - Since the tungsten oxide powder which has a 3rd peak in the range of 1 , contains a semiconductor layer whose thickness is 1 micrometer or more, and a porosity is 20 volume% or more and 80 volume% or less, the electrical storage function of a tungsten oxide powder, The ability to hold the electrolyte composition of the semiconductor layer can be increased. By using this semiconductor layer, the electrical storage performance of a storage battery can be improved.
(제2 실시 형태)(Second Embodiment)
제2 실시 형태에 의하면, 반도체 전극과, 대향 전극과, 전해질 조성물을 포함하는 축전지가 제공된다. 반도체 전극은 제1 실시 형태에 따른 축전지용 기판을 포함한다. 전해질 조성물은 반도체 전극과 대향 전극의 사이에 수용된다.According to 2nd Embodiment, the storage battery containing a semiconductor electrode, a counter electrode, and an electrolyte composition is provided. The semiconductor electrode includes the storage battery substrate according to the first embodiment. The electrolyte composition is accommodated between the semiconductor electrode and the counter electrode.
제2 실시 형태의 축전지를 구비한 축전지 시스템의 일례를 도 1에 도시한다. 도 1에 도시하는 축전지 시스템은 축전지(11)와, 태양 전지(14)를 구비한다. 축전지(11)는 반도체 전극과, 대향 전극과, 전해질 조성물(3)을 포함한다. 반도체 전극은 지지 기판(13)과, 지지 기판(13) 상에 도전막(도시 생략)을 통해서 형성된 반도체층(1)을 포함한다. 반도체층(1)은 산화텅스텐 입자(4)를 포함한다. 대향 전극은 유리 기판과 같은 지지 기판(8)과, 지지 기판(8) 상의 도전막(9)과, 도전막(9) 상에 형성된 도전성 촉매층(2)을 포함한다. 반도체 전극과 대향 전극 사이의 공간은, 밀봉 수지(10)에 의해 밀봉되어 있다. 전해질 조성물(3)은, 예를 들어 전해액을 포함하여 이루어지는 것으로, 반도체층(1)에 함침되어 있으면서, 또한 반도체층(1)과 도전성 촉매층(2) 사이의 공간에 충전되어 있다. 태양 전지(14)는 축전지(11)의 반도체 전극 및 대향 전극과 접속되어 있다. 태양 전지(14)는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 실리콘(Si) 태양 전지, CIGS(Copper Indium Gallium DiSelenide) 태양 전지, 산화티타늄(TiO2) 태양 전지, 색소 증감 태양 전지(DSSC) 등을 사용할 수 있다.An example of the storage battery system provided with the storage battery of 2nd Embodiment is shown in FIG. The storage battery system shown in FIG. 1 includes a
태양 전지(14)의 발전에 의해 발생된 전자가 축전지에 공급되면, 전해질 조성물(3) 중의 지지 전해질이 전리해서 발생한 이온(예를 들어 Li+)이 반도체층(1)의 산화텅스텐 입자(4)의 표면에서 전기 화학적으로 환원되기 때문에, 충전 반응이 발생한다. 산화텅스텐 입자(4)에 축적된 전자가 외부에 흐름으로써, 방전 반응이 발생한다. 대향 전극이 정극이고, 반도체 전극이 부극이다.When electrons generated by the power generation of the
이러한 축전지 시스템에 의하면, 태양 전지(14)의 발전에 의해 발생한 전기에너지를 축전지(11)에 축적해 둘 수 있다. 일조량의 부족에 의해 발전량이 제로가 되었을 경우에는, 축전지(11)에 축적한 전기에너지를 사용할 수 있기 때문에, 급격한 날씨의 변화가 발생했을 때에도 에너지 공급을 안정적으로 행할 수 있다.According to such a storage battery system, the electrical energy generated by the generation of the
이하, 대향 전극 및 전해질 조성물에 대해서 설명한다.Hereinafter, the counter electrode and the electrolyte composition will be described.
(대향 전극)(Counter electrode)
대향 전극은 지지 기판(8)과, 도전막(9)과, 도전성 촉매층(2)을 포함한다. 도전성 촉매층(2)에는, 예를 들어 백금(Pt)층이 포함된다. 또한, 도전성 촉매층(2)에는 도전성 유기물도 적용할 수 있다. 도전성 유기물로는, 폴리에틸렌디옥시티오펜(PEDOT) 등을 들 수 있다. 도전막(9)에는 ITO, ATO 등의 투명 도전막이 포함된다. 도전막(9)의 두께는 10㎚ 이상 200㎚ 이하로 할 수 있다. 또한, 지지 기판(8) 및 도전막(9)은 투명한 것에 한정되지 않고, 예를 들어 반투명한 것 등을 사용할 수 있다.The counter electrode includes a
(전해질 조성물)(Electrolyte composition)
전해질 조성물(3)은 가역적인 산화 환원 쌍 및 지지 전해질을 포함한다.The
가역적인 산화 환원 쌍은, 예를 들어 요오드(I2)와 요오드화물의 혼합물, 요오드화물, 브롬화물, 히드로퀴논 및 TCNQ 착체 등으로부터 공급할 수 있다. 특히, 요오드와 요오드화물과의 혼합물로부터 공급되는 I-와 I3 -를 포함하여 이루어지는 산화 환원 쌍이 바람직하다. 또한, 요오드화물로는 요오드화 리튬(LiI)이 바람직하다.Reversible redox pairs can be supplied, for example, from mixtures of iodine (I 2 ) and iodide, iodide, bromide, hydroquinone, TCNQ complexes and the like. In particular, redox pairs comprising I − and I 3 − supplied from a mixture of iodine and iodide are preferred. In addition, lithium iodide (LiI) is preferable as the iodide.
또한, 요오드와 요오드화물과의 혼합물을 사용하는 경우, 전해질 조성물 중의 요오드 농도가 0.01 내지 5mol/L, 요오드화물 농도가 0.5 내지 5mol/L인 것이 바람직하다. 요오드와 요오드화물의 혼합물을 상기 범위로 함으로써, 산화 환원 반응을 효율적으로 행할 수 있고, 전해질 조성물 중의 전하 이동 저항의 저감, 대향 전극에서의 반응 저항을 저감할 수 있다.In addition, when using a mixture of iodine and iodide, it is preferable that the iodine concentration in electrolyte composition is 0.01-5 mol / L, and the iodide concentration is 0.5-5 mol / L. By carrying out the mixture of iodine and iodide in the said range, a redox reaction can be performed efficiently, the reduction of the charge transfer resistance in an electrolyte composition, and the reaction resistance in a counter electrode can be reduced.
지지 전해질은 축전 기능을 부여함으로써, 예를 들어 리튬염이 사용된다. 리튬염으로는, 예를 들어 할로겐화 리튬, 과염소산 리튬, 헥사플루오로 인산 리튬, 테트라플루오로 붕산 리튬, LiN(SO2Rf)2·LiC(SO2Rf)3(단, Rf=CF3, C2F5) 및 LiBOB(리튬비스옥살레이트보레이트) 등을 들 수 있다. 이러한 리튬염은 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 요오드 및 리튬 이온을 공급할 수 있는 점에서 요오드화 리튬이 바람직하다.The supporting electrolyte imparts a power storage function, for example, a lithium salt is used. Lithium salts include, for example, halogenated lithium, lithium perchlorate, lithium borate hexafluoro phosphate, lithium tetrafluoroborate, LiN (SO 2 Rf) 2 · LiC (SO 2 Rf) 3 ( stage, Rf = CF 3, C 2F 5 ), LiBOB (lithium bisoxalate borate), and the like. These lithium salts can be used individually or in combination of 2 or more types. Lithium iodide is preferable at the point which can supply iodine and lithium ion.
리튬염으로부터 전리한 리튬 이온은, 반도체 전극에서 충방전 반응에 이용된다. 전해질 조성물 중에 있어서의 리튬염의 함유량이 0.5mol/L 이상 5mol/L 이하의 범위 내이면, 반도체 전극과 대향 전극 사이에서 전해액으로부터 석출해서 내부 단락하지 않고, 충분한 효과를 얻을 수 있다. 전해질 조성물 중에 있어서의 리튬염의 함유량은 0.5mol/L 이상 5mol/L 이하가 보다 바람직하고, 1mol/L 이상 3mol/L이하가 특히 바람직하다.Lithium ions ionized from lithium salts are used for charge and discharge reactions in semiconductor electrodes. If the lithium salt content in the electrolyte composition is in the range of 0.5 mol / L or more and 5 mol / L or less, a sufficient effect can be obtained without precipitating from the electrolyte between the semiconductor electrode and the counter electrode without causing an internal short circuit. As for content of the lithium salt in electrolyte composition, 0.5 mol / L or more and 5 mol / L or less are more preferable, 1 mol / L or more and 3 mol / L or less are especially preferable.
전해질 조성물은 요오드화물을 더 함유하는 것이 바람직하다. 요오드화물로는, 예를 들어 알칼리 금속의 요오드화물, 유기 화합물의 요오드화물 및 요오드화물의 용융염 등을 들 수 있다. 요오드화물의 용융염으로는, 이미다졸륨 염, 피리디늄 염, 제4급 암모늄염, 피롤리디늄 염, 피라졸리디늄 염, 이소티아졸리디늄 염 및 이소옥사졸리디늄 염 등의 복소환 질소 함유 화합물의 요오드화물을 사용할 수 있다.The electrolyte composition preferably further contains iodide. As iodide, the iodide of an alkali metal, the iodide of an organic compound, the molten salt of iodide, etc. are mentioned, for example. Examples of molten salts of iodide include heterocyclic nitrogen-containing compounds such as imidazolium salts, pyridinium salts, quaternary ammonium salts, pyrrolidinium salts, pyrazolidinium salts, isothiazolidinium salts and isoxazolidinium salts. Iodide can be used.
요오드화물의 용융염으로는 예를 들어 1,1-디메틸이미다졸륨요오다이드, 1-메틸-3-에틸이미다졸륨요오다이드, 1-메틸-3-펜틸이미다졸륨요오다이드, 1-메틸-3-이소펜틸이미다졸륨요오다이드, 1-메틸-3-헥실이미다졸륨요오다이드, 1-메틸-3-이소헥실(분지)이미다졸륨요오다이드, 1-메틸-3-에틸이미다졸륨요오다이드, 1,2-디메틸-3-프로필이미다졸요오다이드, 1-에틸-3-이소프로필이미다졸륨 요오다이드, 1-프로필-3-프로필이미다졸륨요오다이드 및 피롤리디늄요오다이드 등을 들 수 있다. 이러한 요오드화물의 용융염은, 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 또한, 그 함유량은 전해액 중 0.005mol/L 이상 7mol/L 이하 정도인 것이 바람직하다. 이 범위로 함으로써, 높은 이온 전도성을 얻을 수 있다.Examples of the molten salt of iodide include 1,1-dimethylimidazolium iodide, 1-methyl-3-ethylimidazolium iodide, 1-methyl-3-pentylimidazolium iodide, 1 -Methyl-3-isopentylimidazolium iodide, 1-methyl-3-hexyl imidazolium iodide, 1-methyl-3-isohexyl (branched) imidazolium iodide, 1-methyl-3 -Ethylimidazolium iodide, 1,2-dimethyl-3-propylimidazole iodide, 1-ethyl-3-isopropylimidazolium iodide, 1-propyl-3-propylimidazolium Odoid, pyrrolidinium iodide, etc. are mentioned. These molten salts of iodide can be used individually or in combination of 2 or more types. Moreover, it is preferable that the content is about 0.005 mol / L or more and about 7 mol / L or less in electrolyte solution. By setting it as this range, high ion conductivity can be obtained.
또한, 전해액 조성물에 tert-부틸 피리딘(TBP) 등의 염기성 물질을 함유시켜도 좋다. 염기성 물질은 산화텅스텐 분말의 역전자 반응을 억제하는 효과가 있다.The electrolyte composition may also contain a basic substance such as tert-butyl pyridine (TBP). The basic substance has an effect of suppressing the reverse electron reaction of the tungsten oxide powder.
전해질 조성물은 요오드를 0.01mol/L 이상 5mol/L 이하의 범위로 함유하고 있는 것이 바람직하다. 요오드는 전해질 조성물 중에서 요오드화물과 혼합해서 가역적인 산화 환원 쌍으로서 작용한다. 요오드의 함유량을 0.01mol/L 이상으로 함으로써, 산화 환원 쌍의 산화체가 충분한 것이 되고, 전하를 충분히 수송할 수 있다. 또한, 5mol/L 이하로 함으로써, 반도체층에 효율적으로 광을 부여할 수 있다. 또한, 요오드의 함유량은 0.03mol/L 이상 1mol/L 이하인 것이 보다 바람직하다.It is preferable that an electrolyte composition contains iodine in 0.01 mol / L or more and 5 mol / L or less. Iodine is mixed with iodide in the electrolyte composition to act as a reversible redox pair. When the content of iodine is 0.01 mol / L or more, the oxidant of the redox pair is sufficient, and the charge can be sufficiently transported. Moreover, light can be provided to a semiconductor layer efficiently by setting it as 5 mol / L or less. Moreover, it is more preferable that content of iodine is 0.03 mol / L or more and 1 mol / L or less.
전해질 조성물은, 액체 상태 및 겔 상태 중 어느 것이어도 좋고, 유기 용매를 함유할 수 있다. 유기 용매를 함유함으로써, 전해질 조성물의 점도를 한층 더 저하시킬 수 있기 때문에, 반도체 전극에 침투되기 쉬워진다. 사용할 수 있는 유기 용매로는, 예를 들어 에틸렌카르보네이트(EC), 프로필렌카르보네이트(PC) 및 부틸렌카르보네이트 등의 환상 카르보네이트; 디메틸카르보네이트, 메틸에틸카르보네이트 및 디에틸카르보네이트 등의 쇄상 카르보네이트; γ-부틸락톤, δ-발레로락톤 및 δ-카프로락톤 등의 환상에스테르; 아세토니트릴, 프로피온산 메틸 및 프로피온산 에틸 등을 들 수 있다. 또한, 테트라히드로푸란 및 2-메틸테트라히드로푸란 등의 환상에테르; 디메톡시에탄 및 디에톡시에탄 등의 쇄상 에테르; 아세토니트릴, 프로피오니트릴, 글루타로니트릴 및 메톡시프로피오니트릴 등의 니트릴계 용제 등을 들 수 있다. 이러한 유기 용매는, 단독으로 혹은 2종 이상의 혼합물로서 사용할 수 있다. 또한, 이들 중에서는 환상 카르보네이트 또는 환상 에스테르가 바람직하다. 환상 카르보네이트 또는 환상 에스테르는 전하의 수수가 효율적이어서, 내부 저항의 저감 효과가 얻어진다.The electrolyte composition may be either liquid or gel, and may contain an organic solvent. By containing an organic solvent, since the viscosity of an electrolyte composition can be further reduced, it permeates easily into a semiconductor electrode. As an organic solvent which can be used, For example, Cyclic carbonates, such as ethylene carbonate (EC), a propylene carbonate (PC), and butylene carbonate; Chain carbonates such as dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate and diethyl carbonate; cyclic esters such as γ-butyl lactone, δ-valerolactone and δ-caprolactone; Acetonitrile, methyl propionate, ethyl propionate, and the like. Moreover, cyclic ether, such as tetrahydrofuran and 2-methyl tetrahydrofuran; Chain ethers such as dimethoxyethane and diethoxyethane; Nitrile solvents such as acetonitrile, propionitrile, glutaronitrile, and methoxypropionitrile; and the like. These organic solvents can be used alone or as a mixture of two or more thereof. Moreover, in these, cyclic carbonate or cyclic ester is preferable. Cyclic carbonate or cyclic ester is efficient in charge transfer, and the effect of reducing internal resistance is obtained.
또한, 유기 용매의 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 전해질 조성물 중 90중량% 이하로 하는 것이 바람직하고, 50중량% 이상 80중량% 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.Moreover, although content of an organic solvent is not specifically limited, It is preferable to set it as 90 weight% or less in an electrolyte composition, and it is more preferable to set it as 50 weight% or more and 80 weight% or less.
또한, 전해질 조성물을 주입하는 스페이스가 되는 지지 기판(13)과 도전성 촉매층(2)의 간극 크기는 반도체층의 두께의 1.5 내지 20배의 범위인 것이 바람직하다. 지지 기판(13)과 도전성 촉매층(2)의 간극 크기가 반도체층 두께의 1.5배 미만인 경우, 결국은 대향 전극이 반도체층에 너무 가까워서 반도체층에 축적된 축전기가 대향 전극에 전해져 버릴 우려가 있다. 한편, 20배를 초과해서 크면 전해질 조성물층이 너무 두꺼워져서 내부 저항이 올라가고, 반도체층에 축적된 축전기가 대향 전극에 전해지기 어려워질 우려가 있다. 그로 인해, 전해질 조성물을 주입하는 스페이스가 되는 지지 기판(13)과 도전성 촉매층(2)의 간극 크기는 반도체층의 두께의 1.5 내지 20배의 범위, 나아가 2 내지 10배의 범위인 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the gap size of the
또한, 제2 실시 형태의 축전지에 포함되는 산화텅스텐 분말의 라만 분광 분석은 다음과 같이 해서 행해진다. 우선, 축전지의 측면에 있는 밀봉부를 파괴하고, 전해질 조성물(예를 들어 전해액)을 배제한다. 계속해서, 대향 전극측의 유리 기판을 배제하고, 반도체층을 노출한다. 반도체층으로부터 산화텅스텐 입자층을 잘라내고, 순수, 알코올 또는 유기 용매로 물 세척해서 잔존하는 전해액 등을 제거한다. 세정 후의 산화텅스텐 입자를 라만 분광 분석한다. 라만 분광 분석의 측정 방법은 제1 실시 형태에서 설명한 바와 같다.In addition, Raman spectroscopic analysis of the tungsten oxide powder contained in the storage battery of 2nd Embodiment is performed as follows. First, the sealing part on the side of a storage battery is broken, and electrolyte composition (for example, electrolyte solution) is excluded. Subsequently, the glass substrate on the opposite electrode side is removed and the semiconductor layer is exposed. The tungsten oxide particle layer is cut out from the semiconductor layer and washed with pure water, alcohol or an organic solvent to remove the remaining electrolyte solution. Tungsten oxide particles after washing are analyzed by Raman spectroscopy. The measuring method of Raman spectroscopic analysis is as having demonstrated in 1st Embodiment.
이상 설명한 제2 실시 형태의 축전지에 의하면, 제1 실시 형태에 따른 축전지용 기판을 포함하는 반도체 전극을 사용하기 때문에, 축전 성능을 향상할 수 있고, 예를 들어 100C/㎡ 이상의 축전 기능을 실현할 수 있다.According to the storage battery of the second embodiment described above, since the semiconductor electrode including the battery substrate according to the first embodiment is used, the electrical storage performance can be improved, for example, the electrical storage function of 100 C /
[실시예][Example]
이하, 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
(실시예 1 내지 15 및 비교예 1 내지 3)(Examples 1 to 15 and Comparative Examples 1 to 3)
우선, 산화텅스텐(WO3) 분말 1 내지 3을 다음 방법으로 합성하였다.First, tungsten oxide (WO 3 ) powders 1 to 3 were synthesized by the following method.
(산화텅스텐(WO3) 분말 1의 합성)(Synthesis of Tungsten Oxide (WO 3 ) Powder 1)
평균 입경이 3㎛인 산화텅스텐의 조분을, 중심 온도가 10000℃의 플라즈마 불꽃에 투입함으로써 플라즈마 처리를 실시하였다. 계속해서, 플라즈마 불꽃으로부터 튀어나온 산화텅스텐에 1m 이상의 거리를 1000℃/s 이상의 급냉을 실시함으로써, BET 표면적(평균 100㎡/g)으로부터 환산한 평균 입경 10㎚의 산화텅스텐(WO3) 분말1(시료1)을 준비하였다.Plasma processing was performed by putting the coarse powder of tungsten oxide whose average particle diameter is 3 micrometers into the plasma flame of 10000 degreeC of center temperature. Tungsten oxide (WO 3 )
(산화텅스텐(WO3) 분말 2의 합성)(Synthesis of Tungsten Oxide (WO 3 ) Powder 2)
WO3 분말 1과 마찬가지 조건에서의 플라즈마 처리 후, 450℃로 50시간 열처리하고, BET 표면적(평균 56㎡/g)으로부터 환산한 평균 입경 15㎚의 산화텅스텐(WO3) 분말 2(시료 2)를 준비하였다.After plasma treatment under the same conditions as in WO 3
(산화텅스텐(WO3) 분말 3의 합성)(Synthesis of Tungsten Oxide (WO 3 ) Powder 3)
WO3 분말 1과 마찬가지 조건에서의 플라즈마 처리 후, 600℃에서 1시간 열처리하고, BET 표면적(평균 42㎡/g)로부터 환산한 평균 입경 20㎚인 산화텅스텐(WO3) 분말 3(시료 3)을 준비하였다.After plasma treatment under the same conditions as in WO 3
얻어진 시료 1 내지 3에 대해서, 제1 실시 형태에서 설명한 조건으로 라만 분광 분석을 행하여, 얻어진 차트를 도 2에 도시한다. 도 2의 차트에 있어서, 횡축은 라만 시프트(㎝-1)이고, 종축은 강도(CPS)이다. 도 2로부터 명백해진 바와 같이, 시료 1은 269㎝-1에 제1 피크, 695㎝-1에 제2 피크 및 801㎝-1에 제3 피크를 갖는 것이었다. 시료 2는 272㎝-1에 제1 피크, 712㎝-1에 제2 피크 및 805㎝-1에 제3 피크를 갖는 것이었다. 시료 3은 273㎝-1에 제1 피크, 717㎝-1에 제2 피크 및 807㎝-1에 제3 피크를 갖는 것이었다. 따라서, 산화텅스텐(WO3) 분말 1 내지 3은, 268 내지 274㎝-1의 범위에 제1 피크, 630 내지 720㎝-1의 범위에 제2 피크 및 800 내지 810㎝-1의 범위에 제3 피크를 갖는 것이었다.About the obtained samples 1-3, the chart obtained by performing Raman spectroscopic analysis on the conditions demonstrated in 1st Embodiment is shown in FIG. In the chart of FIG. 2, the horizontal axis is Raman shift (cm −1 ) and the vertical axis is intensity (CPS). As is made clear from Figure 2, the
이어서, 표 1에 도시한 바와 같이, WO3 분말 1 내지 3 단독, WO3 분말 1 내지 3에 Y2O3 또는 CeO2를 사용해서 피복 처리를 실시한 것, 제2 분말(MgO, Y2O3, C)을 혼합한 것, TiO2 분말을, 반도체층을 구성하는 입자(이하, 반도체 입자라고 함)로서 준비하였다. 제2 분말의 첨가량은 WO3 분말과 제2 분말의 합계량을 100질량% 로 했을 때의 첨가량(질량%)을 표 1에 병기하였다.Subsequently, as shown in Table 1, WO 3
(축전지용 기판의 제작)(Production of battery board)
유리 기판은 두께 1.1㎜, 표면 저항 5Ω/□인 것을 사용하고, 유리 기판의 편면을 투명 도전막(ITO)으로 피복하였다.The glass substrate used was 1.1 mm thick and had a surface resistance of 5 kV / square, and the single side | surface of the glass substrate was coat | covered with the transparent conductive film (ITO).
실시예 1 내지 15 및 비교예 1의 반도체 입자 각각 3.6g에 대하여, 바인더(닛신카세이가부시끼가이샤 제조 EC-100FTP) 6.4g을 혼합해서 전지용 전극 재료 페이스트를 제조하였다. 또한, 비교예 2의 반도체 입자를 9g, 바인더를 1g 혼합해서 페이스트를 제조하였다. 비교예 3의 반도체 입자를 1g, 바인더를 9g 혼합해서 페이스트를 제조하였다. 각 페이스트를 투명 도전막 상에 스크린 인쇄법에 의해 인쇄하고, 400 내지 480℃에서 30 내지 60분 소성하였다. 이에 의해, 표 2 나타내는 막 두께, 공극률 및 공극의 평균 크기를 갖는 반도체층을 형성하고, 실시예 1 내지 15 및 비교예 1 내지 3의 축전지용 기판을 얻었다. 반도체층의 막 두께, 공극률 및 공극 평균 크기는, 제1 실시 형태에서 설명한 방법으로 측정하였다.6.4 g of a binder (EC-100FTP manufactured by Nisshin Kasei Co., Ltd.) was mixed with 3.6 g of the semiconductor particles of Examples 1 to 15 and Comparative Example 1 to prepare a battery electrode material paste. In addition, a paste was prepared by mixing 9 g of semiconductor particles of Comparative Example 2 and 1 g of a binder. 1g of the semiconductor particles of Comparative Example 3 and 9g of the binder were mixed to prepare a paste. Each paste was printed on the transparent conductive film by the screen printing method, and baked at 400-480 degreeC for 30 to 60 minutes. Thus, a semiconductor layer having film thickness, porosity and average pore size shown in Table 2 was formed to obtain a battery substrate of Examples 1 to 15 and Comparative Examples 1 to 3. The film thickness, porosity, and pore average size of the semiconductor layer were measured by the method described in the first embodiment.
얻어진 실시예 및 비교예의 축전지용 기판을 사용하여, 다음의 방법에 의해 축전지를 얻었다.The storage battery was obtained by the following method using the obtained battery board of the Example and the comparative example.
대향 전극에는 투명 도전막을 구비한 유리 기판 상에 백금을 80㎚ 두께로 스퍼터한 것을 사용하였다.The counter electrode which sputter | spattered platinum with 80 nm thickness on the glass substrate provided with a transparent conductive film was used.
두께 60㎛의 스페이서 수지를 전해질 조성물 주입구를 2군데 뚫고, 또한 광 전극의 주위를 둘러싸도록 배치하여, 110℃에서 가열한 대향 전극을 맞댔다. 전해질 조성물 주입구로부터 전해질 조성물(전해액)을 시린지로 주입하고, 주입구를 2액 경화성의 수지로 밀봉하였다. 전해액 조성은 아세토니트릴 용매 중에, 요오드화 리튬 0.5M(몰), 요오드 0.05M, t-부틸피리딘 0.58M, EtMeIm(CN)2(1-ethyl-3-methylimidazolium dicyanamide) 0.6M을 용해시킨 것을 사용하였다. 이 공정에 의해 축전지를 제작하였다.A spacer resin having a thickness of 60 µm was disposed in two places through the electrolyte composition injection hole, and surrounded to surround the photoelectrode, and the counter electrode heated at 110 ° C was fitted. The electrolyte composition (electrolyte solution) was injected into the syringe from the electrolyte composition inlet, and the inlet was sealed with a two-liquid curable resin. As the electrolyte composition, 0.5 M (mol) of lithium iodide, 0.05 M of iodine, 0.58 M of t-butylpyridine, and 0.6 M of EtMeIm (CN) 2 (1-ethyl-3-methylimidazolium dicyanamide) were used in an acetonitrile solvent. . A storage battery was produced by this step.
얻어진 축전지에 대해서, 축전 성능을 측정하였다. 측정 방법은 외부 전원을 사용하고, 실시예 및 비교예의 축전지에 대하여, 0.74V에서 640초 충전을 행하고, 그 후 접속한 510Ω 저항에 흐르는 전류값으로부터 축전 용량을 산출하였다. 얻어진 축전 용량(C/㎡)을 축전 기능으로 하여 표 3에 나타내었다.About the obtained storage battery, the electrical storage performance was measured. The measuring method used an external power supply, charged 640 second at 0.74V with respect to the storage battery of an Example and a comparative example, and computed electrical storage capacity from the electric current value which flows through the connected 510 mA resistance after that. Table 3 shows the obtained power storage capacity (C / m 2) as the power storage function.
표 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예에 관한 축전지는 축전 기능이 100C/㎡ 이상이다. 이에 반해, 비교예 1 내지 3의 축전지에서는, 축전 기능은 100C/㎡보다도 낮았다.As can be seen from Table 3, the storage battery according to the embodiment has a power storage function of 100 C /
이상 중 적어도 1개의 실시 형태 및 실시예의 축전지용 기판에 의하면, 라만 분광 분석에 있어서, 268 내지 274㎝-1의 범위에 제1 피크, 630 내지 720㎝-1의 범위에 제2 피크 및 800 내지 810㎝-1의 범위에 제3 피크를 갖는 산화텅스텐 분말을 포함하고, 두께가 1㎛ 이상, 또한 공극률이 20부피% 이상 80부피% 이하의 반도체층을 포함하기 때문에, 축전 성능이 우수한 축전지를 실현할 수 있다.According to at least one embodiment and the embodiment of a substrate for a secondary battery of the above, according to Raman spectroscopic analysis, 268 to the first peak in the range of 274㎝ -1, 630 to the second peak in the range of -1 and 800 to 720㎝ A tungsten oxide powder having a third peak in the range of 810 cm -1 and containing a semiconductor layer having a thickness of 1 µm or more and a porosity of 20 vol% or more and 80 vol% or less, so that a battery having excellent electrical storage performance can be obtained. It can be realized.
(실시예 16 내지 20)(Examples 16 to 20)
평균 입경 1㎛의 산화텅스텐의 조분을, 중심 온도가 11000℃의 플라즈마 불꽃에 투입함으로써 플라즈마 처리를 실시하였다. 계속해서, 플라즈마 불꽃으로부터 튀어나온 산화텅스텐 분말에 1m 이상의 거리를 1200℃/s 이상의 급냉을 실시함으로써, 산화텅스텐(WO3) 분말을 제조하였다.Plasma processing was performed by putting the coarse powder of tungsten oxide of an average particle diameter of 1 micrometer into the plasma flame of 11000 degreeC of central temperature. Subsequently, tungsten oxide powder (WO 3 ) powder was produced by subjecting the tungsten oxide powder protruding from the plasma flame to a quenching of 1200 m / s or more at a distance of 1 m or more.
이어서, 얻어진 산화텅스텐 분말에 800℃에서 1시간의 열처리를 실시하고, BET 표면적(평균 3.6㎡/g)으로부터 환산한 평균 입경 230㎚의 산화텅스텐(WO3) 분말(시료4)을 준비하였다.Then, a heat treatment of one hour at 800 ℃ the tungsten oxide powder was performed, and prepare a BET surface area (average 3.6㎡ / g), the tungsten oxide of the average particle diameter converted from the 230㎚ (WO 3) powder (sample 4) was obtained.
얻어진 시료 4에 대해서, 제1 실시 형태에서 설명한 조건으로 라만 분광 분석을 행하였다. 시료 4는 273.6㎝-1에 제1 피크, 717.2㎝-1에 제2 피크 및 807. 3㎝-1에 제3 피크를 갖는 것이었다. 따라서, 시료 4는 268 내지 274㎝-1의 범위에 제1 피크, 630 내지 720㎝-1의 범위에 제2 피크 및 800 내지 810㎝-1의 범위에 제3 피크를 갖는다는 조건을 만족하는 것이었다.About the obtained
다음으로 시료 4에 대하여 금속 산화물 피막 처리를 실시하였다. 금속 산화물에는 Y2O3를 사용하였다. 또한, 제2 분말로서 MgO 분말을 준비하였다. 시료 2, 시료 3, 시료 4 및 제2 분말을 표 4의 조건으로 혼합하여, 실시예 20에서 사용하는 반도체 입자로 하였다. 또한, 실시예 16 내지 19의 반도체 입자에, 시료 3을 사용하였다. 제2 분말의 첨가량은, WO3 분말과 제2 분말의 합계량을 100질량%로 했을 때의 첨가량(질량%)을 표 4에 병기하였다.Next, the metal oxide film process was performed about the
실시예 16 내지 20의 반도체 입자 각각 3.6g에 대하여, 바인더(닛신카세이가부시끼가이샤 제조 EC-100FTP) 6.4g을 혼합해서 전지용 전극 재료 페이스트를 제조하였다. 각 페이스트를 투명 도전막 상 또는 금속 기판 상에 스크린 인쇄법에 의해 인쇄하여, 400 내지 480℃에서 30 내지 60분 소성하였다. 이에 의해, 표 5에 나타내는 막 두께, 공극률 및 공극의 평균 크기를 갖는 반도체층을 형성하고, 실시예 16 내지 20의 축전지용 기판을 얻었다. 반도체층의 막 두께, 공극률 및 공극 평균 크기는, 제1 실시 형태에서 설명한 방법으로 측정하였다. 또한, 지지 기판으로서 Ti판을 사용한 경우, 지지 기판의 이면에 절연체를 적층하였다.To 3.6 g each of the semiconductor particles of Examples 16 to 20, 6.4 g of a binder (EC-100FTP manufactured by Nisshin Kasei Co., Ltd.) was mixed to prepare a battery electrode material paste. Each paste was printed on the transparent conductive film or the metal substrate by the screen printing method, and baked at 400-480 degreeC for 30 to 60 minutes. This formed the semiconductor layer which has the film thickness, the porosity, and the average size of the space | gap shown in Table 5, and obtained the board | substrate for storage batteries of Examples 16-20. The film thickness, porosity, and pore average size of the semiconductor layer were measured by the method described in the first embodiment. In addition, when Ti board was used as a support substrate, the insulator was laminated | stacked on the back surface of a support substrate.
표 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 입경이 상이한 산화텅스텐 분말을 조합한 실시예 20은 공극의 평균 크기를 작게 할 수 있었다.As can be seen from Table 5, in Example 20 in which tungsten oxide powders having different particle diameters were combined, the average size of voids could be reduced.
또한, 얻어진 실시예의 축전지용 기판을 사용하여, 다음의 방법에 의해 축전지를 얻었다. 구체적으로는 스페이서 수지의 두께(전해액을 주입하는 스페이스가 되는 지지 기판(13)과 도전성 촉매층(2)의 간극 크기에 상당), 전해액 조성, 도전성 촉매층을 표 6에 나타냈다. 또한, 대향 전극에는 반도체층의 지지 기판에 사용한 것과 같은 지지 기판에 도전성 촉매층을 형성한 것을 사용하였다. 또한, 표 6에 있어서의 TBP란 tert-부틸 피리딘이다.Moreover, the storage battery was obtained by the following method using the storage battery substrate of the obtained Example. Specifically, Table 6 shows the thickness of the spacer resin (corresponding to the gap size between the
얻어진 축전지에 대해서, 축전 성능을 측정하였다. 측정 방법은 외부 전원을 사용하여, 실시예 16 내지 20에 관한 축전지에 대하여, 0.74V로 640초 충전을 행하고, 그 후 접속한 510Ω 저항으로 흐르는 전류값으로부터 축전 용량을 산출하였다. 얻어진 축전 용량(C/㎡)을 축전 기능으로서 표 7에 나타내었다.About the obtained storage battery, the electrical storage performance was measured. The measurement method performed 640 second charge at 0.74V with respect to the storage battery which concerns on Examples 16-20 using the external power supply, and computed electrical storage capacity from the electric current value which flows through the connected 510 ohm resistance after that. The obtained electrical storage capacity (C / m 2) is shown in Table 7 as the electrical storage function.
표 7로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예에 관한 축전지는 축전 기능이 100C/㎡ 이상, 나아가 3500C/㎡ 이상이다.As can be seen from Table 7, the storage battery according to the embodiment has a power storage function of 100 C /
이상 중 적어도 1개의 실시 형태 및 실시예의 축전지용 기판에 의하면, 라만 분광 분석에 있어서, 268 내지 274㎝-1의 범위에 제1 피크, 630 내지 720㎝-1의 범위에 제2 피크 및 800 내지 810㎝-1의 범위에 제3 피크를 갖는 산화텅스텐 분말을 포함하고, 두께가 1㎛ 이상, 또한 공극률이 20부피% 이상 80부피% 이하의 반도체층을 포함하기 때문에, 축전 성능이 우수한 축전지를 실현할 수 있다.According to at least one embodiment and the embodiment of a substrate for a secondary battery of the above, according to Raman spectroscopic analysis, 268 to the first peak in the range of 274㎝ -1, 630 to the second peak in the range of -1 and 800 to 720㎝ A tungsten oxide powder having a third peak in the range of 810 cm -1 and containing a semiconductor layer having a thickness of 1 µm or more and a porosity of 20 vol% or more and 80 vol% or less, so that a battery having excellent electrical storage performance can be obtained. It can be realized.
본 발명의 몇가지 실시 형태를 설명했지만, 이러한 실시 형태는 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 이러한 신규의 실시 형태는, 그 밖의 다양한 형태로 실시될 수 있고, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 다양한 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 이러한 실시 형태나 그 변형은, 발명의 범위나 요지에 포함되면서, 또한 특허 청구 범위에 기재된 발명과 그 균등한 범위에 포함된다.While certain embodiments have been described, these embodiments have been presented by way of example only, and are not intended to limit the scope of the inventions. Such novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and changes can be made without departing from the spirit of the inventions. Such an embodiment and its modifications are included in the scope of the invention and the gist thereof, and in the equivalent scope of the invention described in the claims.
Claims (14)
대향 전극과,
축전지용 상기 기판의 상기 반도체층과 상기 대향 전극의 사이에 충전된 전해질 조성물을 포함하는, 축전지.The substrate of claim 1 or 2,
A counter electrode,
A storage battery comprising an electrolyte composition filled between said semiconductor layer of said substrate for storage battery and said counter electrode.
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JP7098607B2 (en) * | 2017-04-27 | 2022-07-11 | 株式会社東芝 | Nanometal compound particles and paints using them, films, methods for producing films, methods for producing nanometal compound particles |
CN115156545B (en) * | 2022-06-30 | 2023-05-16 | 赣州有色冶金研究所有限公司 | Ultra-coarse tungsten powder and ultra-coarse tungsten carbide powder and preparation methods thereof |
Family Cites Families (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57148862U (en) * | 1981-03-16 | 1982-09-18 | ||
JPS5914681A (en) * | 1982-07-15 | 1984-01-25 | Matsushita Electric Works Ltd | Solar battery with charge storage function |
JPS60249246A (en) * | 1984-05-24 | 1985-12-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Manufacture of battery |
US5277986A (en) * | 1992-07-15 | 1994-01-11 | Donnelly Corporation | Method for depositing high performing electrochromic layers |
DE19923112A1 (en) * | 1999-05-19 | 2000-11-30 | Fraunhofer Ges Forschung | Self-loading photovoltaic storage system |
US7202412B2 (en) * | 2002-01-18 | 2007-04-10 | Sharp Kabushiki Kaisha | Photovoltaic cell including porous semiconductor layer, method of manufacturing the same and solar cell |
US7591984B2 (en) * | 2003-07-28 | 2009-09-22 | Los Alamos National Security, Llc | Preparation of tungsten oxide |
JP4473541B2 (en) * | 2003-09-02 | 2010-06-02 | 学校法人桐蔭学園 | Photochargeable secondary battery and electrochemical capacitor |
JP4710251B2 (en) * | 2004-05-28 | 2011-06-29 | 凸版印刷株式会社 | Method for producing metal oxide film |
KR100786868B1 (en) | 2005-11-03 | 2007-12-20 | 삼성에스디아이 주식회사 | Solar cell and manufacturing method thereof |
US8455392B2 (en) * | 2007-06-21 | 2013-06-04 | William Marsh Rice University | Tungstated zirconia nanocatalysts |
EP2214001B1 (en) * | 2007-10-24 | 2018-04-18 | Japan Science and Technology Agency | Raman probe comprising a field amplifying element and method for its production and uses |
JP5288368B2 (en) | 2007-11-30 | 2013-09-11 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | Solar cell |
JP2009131790A (en) * | 2007-11-30 | 2009-06-18 | Toshiba Lighting & Technology Corp | Visible light responsive photocatalyst |
JP5288816B2 (en) * | 2008-01-31 | 2013-09-11 | 株式会社オハラ | Solid battery |
JP5098744B2 (en) | 2008-03-26 | 2012-12-12 | ソニー株式会社 | Dye-sensitized solar cell |
JP5258420B2 (en) * | 2008-04-24 | 2013-08-07 | 株式会社東芝 | Porous semiconductor electrode, dye-sensitized solar cell using the same, and cell structure thereof |
EP2352189B1 (en) * | 2008-10-27 | 2018-01-24 | Nissan Motor Co., Ltd. | Composite electrode for electricity storage device, method for producing same and electricity storage device |
JP5561514B2 (en) | 2009-02-19 | 2014-07-30 | 日産自動車株式会社 | Electrode for electricity storage device and method for producing the same |
CN102341952A (en) * | 2009-03-06 | 2012-02-01 | 日本电气株式会社 | Photoelectric conversion element and method for manufacturing same, optical sensor and solar battery |
JP2010267611A (en) | 2009-04-15 | 2010-11-25 | Konica Minolta Business Technologies Inc | Photoelectric transfer element and solar cell |
US8821967B2 (en) | 2010-10-04 | 2014-09-02 | National Cheng Kung University | Method for manufacturing an oxide thin film |
JP5580356B2 (en) * | 2012-03-13 | 2014-08-27 | 株式会社東芝 | Battery electrode material, battery electrode material paste, solar cell using the same, storage battery, and method for manufacturing solar cell |
TWI480229B (en) * | 2012-03-26 | 2015-04-11 | Toshiba Kk | A battery electrode material, a battery electrode paste, a method for manufacturing an electrode material for a battery, a dye-sensitized solar cell, and a battery |
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